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FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÍGICAS CURSO: SISTEMAS DE INFORMAÇÃO. DISCIPLINA: SISTEMAS OPERACIONAIS PROF: ROSEMARY SILVEIRA FILGUEIRAS MELO Aluno: _______________________________________________ Matrícula: _______________ Lista de Exercício - AVII: Gerencia de Memória 1. Quais as funções básicas da gerência de memória ? 2. Suponha um sistema computacional com 128kb de memória principal e que utilize um sistema operacional de 64k que implementa alocação particionada estática relocável. Considere também que o sistema foi inicializado com três partições: P1(8Kb), P2(24Kb) e P3 (32Kb). Calcule a fragmentação interna da memória principal após a carga de três programas: PA, PB e PC. a) P1 <- PA (6Kb); P2 <- PB (20Kb); P3 <- PC (28Kb) 2Kb, 4Kb, 4Kb b) P1 <- PA (4Kb); P2 <- PB (16Kb); P3 <- PC (26Kb) 4Kb, 8Kb, 6Kb c) P1 <- PA (8Kb); P2 <- PB (24Kb); P3 <- PC (32Kb) não há fragmentação interna 3. Considere as estratégias para escolha da partição dinamicamente, conceitue as estratégias best-fit e worst-fit especificando prós e contras de cada uma. 4. Considere um sistema que possua as seguintes áreas livres na memória principal, ordenadas crescentemente: 10Kb, 4Kb, 20Kb, 18Kb, 7Kb, 9Kb, 12Kb e 15Kb. Para cada programa abaixo, qual seria a partição alocada utilizando-se as estratégias first-fit, best-fit e worst-fit ? a) 12Kb b) 10Kb c) 9Kb First-fit: 20Kb, 10Kb e 18Kb Best-fit: 12Kb, 10Kb e 9Kb. Worst-fit: 20Kb, 18Kb e 15Kb. 5. Um sistema utiliza alocação particionada dinâmica como mecanismo de gerência de memória. O sistema operacional aloca uma área de memória total de 50Kb e possui, inicialmente, os programas da tabela a seguir: Realize as operações abaixo seqüencialmente, mostrando o estado da memória após cada uma delas. Resolva a questão utilizando as estratégias best-fit, worst-fit e first-fit. FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÍGICAS CURSO: SISTEMAS DE INFORMAÇÃO. DISCIPLINA: SISTEMAS OPERACIONAIS PROF: ROSEMARY SILVEIRA FILGUEIRAS MELO a) alocar uma área para o programa D que possui 6 Kb; b) liberar a área do programa A; c) alocar uma área para o programa E que possui 4 kb. Best-fit: (a) (b) (c) FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÍGICAS CURSO: SISTEMAS DE INFORMAÇÃO. DISCIPLINA: SISTEMAS OPERACIONAIS PROF: ROSEMARY SILVEIRA FILGUEIRAS MELO Worst-fit: (a) (b) (c) First-fit: (a) FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÍGICAS CURSO: SISTEMAS DE INFORMAÇÃO. DISCIPLINA: SISTEMAS OPERACIONAIS PROF: ROSEMARY SILVEIRA FILGUEIRAS MELO (b) (c) 6. O que é swapping e para que é utilizada esta técnica ? A técnica de swapping foi introduzida para contornar o problema da insuficiência de memória principal. Essa técnica é aplicada à gerência de memória para programas que esperam por memória livre para serem executados. Nesta situação, o sistema escolhe um processo residente, que é transferido da memória principal para a memória secundária (swap out), geralmente disco. Posteriormente, o processo é carregado de volta da memória secundária para a memória principal (swap in) e pode continuar sua execução como se nada tivesse ocorrido. 7. Por que é importante o uso de um loader com relocação dinâmica para que a técnica de swapping possa ser implementada ? O loader com relocação dinâmica permite que os programas possam ser retirados da memória principal para a memória secundária e trazidos novamente para a memória principal em qualquer posição. FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÍGICAS CURSO: SISTEMAS DE INFORMAÇÃO. DISCIPLINA: SISTEMAS OPERACIONAIS PROF: ROSEMARY SILVEIRA FILGUEIRAS MELO Gerência de Memória Virtual 1. Quais os benefícios oferecidos pela técnica de memória virtual ? Como este conceito permite que um programa e seus dados ultrapassem os limites da memória principal ? Os principais benefícios da técnica de memória virtual são possibilitar que programas e dados sejam armazenados independente do tamanho da memória principal, permitir um número maior de processos compartilhando a memória principal e minimizar o problema da fragmentação. O que possibilita que um programa e seus dados ultrapassem os limites da memória principal é a técnica de gerência de memória virtual que combina as memórias principal e secundária, estendendo o espaço de endereçamento dos processos. 2. Explique como um endereço virtual de um processo é traduzido para um endereço real na memória principal ? 3. Qual a principal diferença entre os sistemas que implementam paginação e segmentação ? Não cai segmentação 4. Diferencie página virtual de uma página real. Página virtual é um conjunto de endereços virtuais que faz parte do espaço de endereçamento virtual de um processo. Página real é um conjunto de endereços reais localizado na memória principal. A página real está sempre associada a uma página virtual. 5. O que são tabelas de páginas ? São tabelas de mapeamento, utilizadas no mecanismo de memória virtual, que possibilitam que endereços virtuais sejam traduzidos em endereços reais. 6. Para que serve o bit de presença nas tabelas de páginas ? Para indicar se a página ou o segmento em questão encontra-se na memória principal. 7. O que é um page fault, quando ocorre e quem controla a sua ocorrência ? Como uma elevada taxa de page fault pode comprometer o sistema operacional ? O page fault ocorre todas as vezes que um processo faz referência a um endereço virtual pertencente a uma página virtual que não se encontra mapeada em uma página real, ou seja, não está, no momento, na memória principal. A ocorrência de um page fault é verificada através do bit de validade presente na ETP da tabela de páginas referente à página virtual. Uma elevada taxa de page fault pode comprometer o desempenho do sistema devido ao excessivo overhead de operações de E/S gerados pela paginação. 8. Descreva como ocorre a fragmentação interna em um sistema que implementa paginação. A fragmentação interna em um sistema que implementa paginação só é encontrada, realmente, na última página, quando o código não ocupa o frame por completo . 9. Um sistema com gerência de memória virtual por paginação possui tamanho de página com 512 posições, espaço de endereçamento virtual com 512 páginas endereçadas de 0 à 511 e memória real com 10 páginas numeradas de 0 à 9. O conteúdo atual da memória real contém apenas informações de um único processo e é descrito resumidamente na tabela abaixo: FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÍGICAS CURSO: SISTEMAS DE INFORMAÇÃO. DISCIPLINA: SISTEMAS OPERACIONAIS PROF: ROSEMARY SILVEIRA FILGUEIRAS MELO a) considere que a entrada da tabela de páginas contém, além do endereço do frame, também o número da página virtual. Mostre o conteúdo da tabela de páginas deste processo. b) Mostre o conteúdo da tabela de páginas após a página virtual 49 ser carregada na memória a partir do endereço real 0 e a página virtual 34 ser substituída pela página virtual 12. c) Qual endereço físico está associado ao endereço virtual 4613? O endereço virtual possui 9 bits para endereçar a tabela de páginas e 9 bits para o deslocamento dentro da página. 10. Um sistema operacional implementa gerência de memória virtual por paginação, com frames de 2Kb. A partir da tabela abaixo, que representa o mapeamento de páginas de um processo em um determinado instante de tempo,responda: a) qual o endereço físico de uma variável que ocupa o último byte da página 3 ? Página 3 está mapeada no frame 10 que é o 110 frame da memória principal. Endereço físico: (11 x 2K)- 1= 22.527 bits b) qual o endereço físico de uma variável que ocupe o primeiro byte da página 2 ? Página 2 está mapeada no frame 100 que é o 1010 frame da memória principal. Endereço físico: (100 x 2K)= 204.800 bits c) qual o endereço físico de uma variável que tenha deslocamento 10 na página 3 ? Página 3 está mapeada no frame 10 que é o 110 frame da memória principal. O primeiro endereço da página 3 é (10x2K) = 20.480 somando ao deslocamento 10 = 20.490 bits d) quais páginas do processo estarão na memória ? 0, 1, 2, 3 e 6. FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÍGICAS CURSO: SISTEMAS DE INFORMAÇÃO. DISCIPLINA: SISTEMAS OPERACIONAIS PROF: ROSEMARY SILVEIRA FILGUEIRAS MELO 11. Uma memória virtual possui páginas de 1024 endereços, existem 8 páginas virtuais e 4096 bytes de memória real. A tabela de páginas de um processo está descrita abaixo, sendo que o asterisco indica que a página não está na memória principal: a) faça a lista/faixa de todos os endereços virtuais que irão causar page fault. Pag. 2 (2048 / 3071), pag. 3 (3072 / 4095), pag. 5 (5120 / 6143) e pag. 7 (7168 / 8191). b) indique o endereço real correspondente aos seguintes endereços virtuais: 0, 1023, 1024, 6500 e 3728. End. Virtual 0 (PV 0 / Desloc 0) End. Real = 3072 + 0 = 3072 End. Virtual 1023 (PV 0 / Desloc 1023) End. Real = 3072 + 1023 = 4095 End. Virtual 1024 (PV 1 / Desloc 0) End. Real = 1024 + 0 = 1024 End. Virtual 6500 (PV 6 / Desloc 356) End. Real = 0 + 356 = 356 End. Virtual 3728 (PV 3 / Desloc 656) Page Fault 17. Por que existe a necessidade de uma política de substituição de páginas ? Ver item 10.4.3. do livro 18. Para que serve o bit de modificação nas tabelas de páginas ? Para indicar se a página ou segmento foi modificado desde o momento em que foi carregado pela útlima vez na memória principal. 19. Descreva os algoritmos de substituição de páginas FIFO e LRU, apresentando vantagens e desvantagens. Ver item 10.4.5. do livri 20. Considere um sistema com memória virtual por paginação com endereço virtual com 24 bits e a página com 2048 endereços. Na tabela de páginas abaixo, de um processo em determinado instante de tempo, o bit de presença indica página na memória principal e bit de modificação indica que a página sofreu alteração. FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÍGICAS CURSO: SISTEMAS DE INFORMAÇÃO. DISCIPLINA: SISTEMAS OPERACIONAIS PROF: ROSEMARY SILVEIRA FILGUEIRAS MELO a. quantos bits possui o campo deslocamento do endereço virtual ? 11 bits. b. qual o endereço físico que ocupa o último endereço da página 2 ? 224/211 = 213 c. caso ocorra um page fault e uma das páginas do processo deva ser descartada, quais páginas poderiam sofrer page out ? 10.240+2.047=12.287 21. Um sistema possui quatro frames. A tabela abaixo apresenta, para cada página, o momento da carga, o momento do último acesso, o bit de referência e o bit de modificação. a. qual página será substituída utilizando o algoritmo NRU ? Frame 0. b. qual página será substituída utilizando o algoritmo FIFO ? Frame 2. c. qual página será substituída utilizando o algoritmo LRU ? Frame 1. 22. Considere um processo com limite de páginas reais igual a quatro e um sistema que implementa a política de substituição FIFO. Quantos page faults ocorrerão considerando que as páginas virtuais são referenciadas na seguinte ordem: 0172327103. Repita o problema utilizando a política LRU. FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÍGICAS CURSO: SISTEMAS DE INFORMAÇÃO. DISCIPLINA: SISTEMAS OPERACIONAIS PROF: ROSEMARY SILVEIRA FILGUEIRAS MELO
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